无人值守换热站论文

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1、无人值守换热站的自动控制系统摘要:针对公司现换热站运行现状，提出了一种具有无人值守功能的自动控制系统方案，主要由人机界面、西门子S7-200PLC、ABB变频器、GPRS通讯模块组成；重点阐述了采暖供水温度的自动化控制与具体实施，循环泵和补水泵的变频控制方案，及通过GPRS网络进行远程监控的数据传输设计；关键词：换热站；西门子S7-200PLC;PID控制；变频调速；GPRS网络0引言城市集屮供热系统主要包括热源厂、供热管网、换热站、川户等儿部分。连接于热源厂和热用户Z间的换热站是整个集中供热系统的重要组成部分，是热量

2、交换、热量分配以及系统监控和调节的枢纽，它用于调整和保持热媒参数（压力、温度和流量），使供热、川热达到安全经济运行，所以，换热站自动化控制系统的功能和性能就显得有为重要，其控制和监视的核心主要是监控一次、采暧网的进出水温度、压力、流量和循环泵、补水泵的状态、起停控制、转速、故障以及电量等参数；换热站集中监控系统不仅能够有效的保证换热站的安全稳定运行，提高检修的效率，降低人工循检的成木，还便丁•相关部门的管理提高热力公司调度自动化水平，降低运营费川。1无人值守换热站的组成1.1无人值守换热站控制原理某换热站工艺流程如图1

3、所示，系统采用多个压力和温度传感器，分别安装在换热站口等位置，采集实时温度和压力信号。2台循环泵和2台补水泵为1用1备，控制系统采用含P1D指令西门子S7-200PLC,系统结构为：人机界面-PLC-变频器。供热系统屮利用计算机技术监控换热站的运行，町实现能源的充分利用，减小环境污染。人性化的使用界而直观反映整个换热站的运行工况。1.2换热站控制功能描述基于HMT、PLC、变频器、GPRS网络技术的无人值守换热站控制系统概括起来可达到5个「【的:①及时检测换热站内运行参数，了解系统运行工况;②均匀调节流暈，消除冷热不均

4、;③合理匹配工况，保证按需供热；④及时诊断系统故障，确保安全运行；⑤健全运行档案，实现量化管理。（1）数据釆集功能:水的温度、压力；温控阀开度、泵的工作状态、变频器工作状态。(2)参数设定功能:采暖供水温度(计划曲线设定或固定值)；采暖供回压差设定；补水压力设定值；泄压报警值及超温、失压保护设定值等；(3)报警与保护：电机过流保护；超温/超床保护；失压保护；补充水箱液而过低保护;异常时，口动运行模式口动解除，改成手动操作。(4)远程监控功能:西门子S7-200PLC可通过标准的通讯接口，将所需的数据及控制参数传送到数据

5、屮心，运行人员可根据现场实际情况下达指令，从而达到无人值守的要求。朋一一心目*•M产-AJ—''■■4*‘，▲亠■4«1•-—K.■...图一自动控制的换热站结构图2无人值守换热站的组成由于PID控制器的标准算式为：u(0=K[Q(t)+—e(t)dt+Td—JA小dt⑴式⑴中：e(t)=r(t)-y(t)为偏差值,r(t)为给定值,y(t)为被控变量,Kp为比例系数,Ti为积分时间常数,Td为微分时间常数。换热器数学模型为:G(s)=厶+1由于其为纯滞后-•阶惯性环节山，所以积分和微分时间常数可以根据现场的实际情况,

6、将参数稍微设定大一些。换热站控制基本原理就是随着热用户温度和回水压力的变化，智能化控制调节阀开度和循环泵、补水泵转速,达到恒温恒压的控制要求。2.1二次网供水温度控制当换热器的采醱供水温度偏离设定值时，控制调节系统就自动改变电动调节阀的开度，从而改变进入换热器的-次热媒的流量，改变传送到换热器的热能，使采暖的供水温度稳定在设定值附近，根据不同情况，常见的控制方式有经验调节、分时段调节、定温调节。为了做到既经济运行乂保证供热质量，对以采川经验调节方式控制采暖供水温度。还町以根据触摸屏内设定的计划曲线（分时段调节）來设定不

7、同时间的采暖供水温度，计划曲线如图二所/JO计划曲线可设定多个应用曲线，在不同的温度或供暖时期而采用不同的采暖供水曲线;从而控制器自动调节一次管网上电动调节阀，来改变一次网进换热器的流暈，保证采暖网供水水温与其设定值相符，从而保证初寒、中寒和末寒的供暖温度，为消费者捉供高度舒适感。I《［开拓热力图二采暖供水温度计划曲线（实际一天）2.2变频技术的应川交流异步电动机的节电措施，就是采川不同方式的调速节能，一般较为常用的调速方法有液力耦合器调速、串级调速、电磁调速和变额调速四种。相比而言，变频调速节电效果显著。近年来，应

8、用较为广泛，尤其对水泵运行时转速的控制上，根据水泵所耗功率与转速的三次方成止比的原理。P=Kn3式中P—功率，w；K—比例系数；n—电机转速，r/mirio循环水泵是为了控制系统保持一定的压差，保证供回水的流量，使热量带给川户。假如系统的流量需要减少20%,相应的电机转速应降低20%,实际转速为80%则0.83^51%,以期节电4